[發(fā)明專利]一種有機(jī)硅改性丙烯酸紫外光固化水性樹脂及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310207887.7
• 申請(qǐng)日: 2013-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN103265704A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧儒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 盧儒
• 主分類號(hào): C08G77/38
• 分類號(hào): C08G77/38;C08G77/12
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有機(jī)硅改性丙烯酸紫外光固化水性樹脂及其制備方法。

背景技術(shù)

紫外光固化技術(shù)及其涂料近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用，但在傳統(tǒng)油性固化體系中慣用的丙烯酸酯類活性稀釋劑對(duì)人的皮膚和眼睛有較強(qiáng)烈的刺激作用，影響操作者的身體健康；此外許多活性稀釋劑在紫外光輻照過程中難以完全反應(yīng)，殘留單體直接影響到固化膜的長(zhǎng)期性能，并限制了其在食品衛(wèi)生行業(yè)中的應(yīng)用。而水性固化涂料結(jié)合了傳統(tǒng)的固化技術(shù)和水性涂料技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)環(huán)境無(wú)污染，對(duì)人體健康無(wú)影響，不易燃燒，安全性好，近十年來(lái)得到快速的發(fā)展，并已成為涂料發(fā)展的一個(gè)主要方向。

丙烯酸樹脂本身具有色淺、透明度高、保光、光亮豐滿、在紅外區(qū)吸收小等特點(diǎn)，且具有優(yōu)異的耐腐蝕性、附著力強(qiáng)以及單體眾多、合成容易、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。

有機(jī)硅聚合物結(jié)構(gòu)的特殊性賦予了其許多優(yōu)異性能：透氣性、柔韌性、耐候性、防水性和良好的生理惰性，光固化技術(shù)具有快速固化、低能耗、高效率、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，光固化有機(jī)硅材料由于兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)而倍受人們青睞，并得到廣泛應(yīng)用。

光固化有機(jī)硅不僅可以作為助劑加入到光固化體系中，提高材料的潤(rùn)濕性、耐刮擦性和流平性能，還可以作為反應(yīng)性單體加入光固化體系，改善材料的表面性能、熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。

現(xiàn)有技術(shù)中，采用硅氫加成法制備有機(jī)硅改性丙烯酸，具體方法為：采用含活潑氫的有機(jī)硅烷或有機(jī)硅氧烷與帶有不飽和鍵的丙烯酸樹脂進(jìn)行硅氫加成而將有機(jī)硅鏈引入到丙烯酸樹脂中。但是，現(xiàn)有有機(jī)硅改性丙烯酸采用硅氫加成反應(yīng)，合成出來(lái)的改性樹脂只是一個(gè)親水性的樹脂，卻失去了紫外光固化的性能，而且該反應(yīng)條件苛刻，產(chǎn)率低，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種有機(jī)硅改性丙烯酸紫外光固化水性樹脂的方法，所述方法反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高，成本低，且制備得到的光固化水性樹脂既親水，同時(shí)可以紫外光固化，具有優(yōu)異的表面性能、熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種有機(jī)硅改性丙烯酸紫外光固化水性樹脂的方法，所述方法包括如下步驟：

（1）將含側(cè)環(huán)氧基硅油和阻聚劑加入反應(yīng)容器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向反應(yīng)容器中緩慢滴加丙烯酸單體和催化劑，反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)體系內(nèi)pH為7.0時(shí)，停止反應(yīng)，得到有機(jī)硅丙烯酸預(yù)聚體；

（2）向步驟（1）得到的有機(jī)硅丙烯酸預(yù)聚體中滴加四氫苯酐、阻聚劑和催化劑的混合溶液，在60～70℃反應(yīng)，當(dāng)酸值達(dá)到理論值時(shí)降溫至室溫，得到有機(jī)硅改性丙烯酸紫外光固化水性樹脂。

優(yōu)選地，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，攪拌升溫至80～90℃后，向反應(yīng)容器中緩慢滴加丙烯酸單體和催化劑，優(yōu)選攪拌升溫至82～88℃，進(jìn)一步優(yōu)選83～87℃。所述升溫溫度例如為81℃、81.5℃、82.5℃、83.5℃、84℃、85℃、86℃、87.5℃、88.5℃、89.5℃。

優(yōu)選地，丙烯酸單體和催化劑的滴加時(shí)間為1～1.5小時(shí)，例如1.05小時(shí)、1.1小時(shí)、1.15小時(shí)、1.2小時(shí)、1.25小時(shí)、1.3小時(shí)、1.35小時(shí)、1.4小時(shí)、1.45小時(shí)，優(yōu)選1.06～1.47小時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)選1.12～1.42小時(shí)。

優(yōu)選地，步驟（1）所述反應(yīng)溫度為90～100℃，例如91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃，優(yōu)選91.5～98.5℃，進(jìn)一步優(yōu)選92.5～97.5℃。

優(yōu)選地，步驟（1）所述反應(yīng)時(shí)間為2～6小時(shí)，例如2.2小時(shí)、2.4小時(shí)、2.7小時(shí)、3.2小時(shí)、3.6小時(shí)、4小時(shí)、4.4小時(shí)、4.8小時(shí)、5.2小時(shí)、5.6小時(shí)，優(yōu)選2.5～5.5小時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)選3～5.5小時(shí)。

在反應(yīng)過程中，隨時(shí)測(cè)定反應(yīng)體系的pH值，當(dāng)反應(yīng)體系內(nèi)pH為7.0時(shí)，停止反應(yīng)，得到有機(jī)硅丙烯酸預(yù)聚體。

優(yōu)選地，所述丙烯酸單體的羧基摩爾質(zhì)量與含側(cè)環(huán)氧基硅油的環(huán)氧基摩爾質(zhì)量之比為1:1，以使反應(yīng)完全。

優(yōu)選地，所述阻聚劑選自對(duì)羥基苯甲醚、對(duì)甲氧基苯酚、對(duì)苯二酚或2,6-二叔丁基對(duì)甲酚中的任意一種或者至少兩種的混合物。所述混合物例如2,6-二叔丁基對(duì)甲酚和對(duì)苯二酚的混合物，對(duì)苯二酚和對(duì)甲氧基苯酚的混合物，對(duì)甲氧基苯酚和對(duì)羥基苯甲醚的混合物，2,6-二叔丁基對(duì)甲酚和對(duì)甲氧基苯酚的混合物，對(duì)苯二酚和對(duì)羥基苯甲醚的混合物，2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、對(duì)苯二酚和對(duì)甲氧基苯酚的混合物，對(duì)苯二酚、對(duì)甲氧基苯酚、對(duì)羥基苯甲醚和2,6-二叔丁基對(duì)甲酚的混合物。